LMD-Verfahren Laserauftragsschweißen vielfältig eingesetzt

Wie wird die Oberfläche einer Turbinenschaufel verschleißfest? Wie repariert man ein eingerissenes Zahnrad? Wie kann man an ein Werkstück komplizierte Formen hinzufügen? Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für das Laserauftragsschweißen – ein Verfahren das unkomplizierter ist als es den Anschein macht.

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(Bild: ©Parilov - stock.adobe.com)

Das Laserauftragsschweißen ist vielseitig anwendbar. Bereits seit Jahren industriell erprobt ist das Beschichten von stark belasteten Maschinenelementen, wie z. B. Turbinenschaufeln. An sie werden höchste mechanische Anforderungen gerichtet, wie eine hohe Betriebstemperatur oder korrosive Atmosphäre in Kombination mit Vibrationen und den Zugspannungen in Radialrichtung. Ein kleiner Fehler am Schaufelkörper kann die gesamte Turbine zerstören. Das wäre nicht nur teuer, sondern auch gefährlich und würde den Prozess für lange Zeit lahmlegen.

Beschaufelungen bestehen aus hochfesten Spezial-Legierungen. Ein zusätzlicher Verschleiß- und Korrosionsschutz wird durch eine Hightech-Veredelung der Oberfläche gewährleistet. Mit dem Laserauftragsschweißen kann eine stoffschlüssige, metallische Beschichtung auf eine komplexe Oberfläche wie die der Turbinenschaufel aufgebracht werden. Das Laserauftragsschweißen ist auch unter seinen englischen Bezeichnungen, Laser Metal Deposition (LMD) oder Laser Cladding, verbreitet.

Wie funktioniert das LMD-Verfahren?

Eine Düse strahlt feines Metallpulver auf den zu schweißenden Grundkörper. Aus der Mitte der Düse kommt der Laserstrahl. Dieser schmilzt sowohl den Grundkörper als auch das Pulver auf, sodass sie fest miteinander verbunden werden. Der Laser samt Pulverauftragskopf sind dabei CNC-gesteuert, z. B. in Portalbauweise oder über einen Roboterarm.

Welche Einsatzbereiche gibt es für den LMD-Prozess?

Es gibt drei Anwendungsfelder: Beschichtung, Reparatur und additive Fertigung. Flächige Beschichtungen dienen dem Verschleiß- und Korrosionsschutz, so wie es bei der Turbinenschaufel wichtig ist. Die Lebensdauer dieser hochwertigen Beschichtungen übersteigen zum Teil sogar die Haltbarkeit galvanischer Beschichtungen. Die Beschichtung mit LMD ist in vielen Industrien verbreitet, wie etwa bei Wasserkraftwerken, thermischen Kraftwerken, Pumpen und Kompressoren, Komponenten im Hochtemperaturbereich in den Bereichen der Luft-, Raum- und Schifffahrt, der Energieerzeugung (Strom, Öl und Gas) und der chemisch-pharmazeutischen Industrie.

Werden mehrere Schichten übereinander auftraggeschweißt, kann das Verfahren für die Reparatur und die additive Fertigung verwendet werden. Diese Form des Additive Manufacturing (AM) ist für weniger komplexe Prototypen und Einzelanfertigungen geeignet.

Welche Vorteile bietet das LMD?

Das laserbasierte Verfahren ist für unterschiedliche Anwendungsfelder einfach adaptierbar. Es bietet hohe Gestaltungsfreiheit. Und da keine limitierende Baukammer wie beim 3D-Druck benötigt wird, können auch große Bauteile bearbeitet werden. Mit wenig Aufwand ist das Verfahren in bestehende Prozessketten integrierbar. Damit ist es insbesondere für klein- und mittelständische Betriebe attraktiv.

Sind Laser eine hohe Investition mit großem ROI?

Die Ergänzung der Produktion oder die Erschließung eines neuen Produktionsbereichs ist mit hohen Kosten verbunden, wenn auf neue Maschinenanlagen gesetzt wird. Gebrauchtmaschinen können eine lohnende Alternative sein. Über das Gebrauchtmaschinenportal surplex.com kann zurzeit eine qualitativ hochwertige und von Experten geprüfte Anlage zum Laserauftragsschweißen ersteigert werden. Angeboten wird eine komplette Zelle in modularem Design, inklusive Ofen zur Nachbehandlung. Dazu gehört u. a. ein Hochleistungs-Diodenlaser samt Auftragsschweißkopf und Pulverförderung, ein Arbeitsraum inkl. Dreh- und schwenkbarem Tisch sowie eine Schutzkabine, Steuerung und ein Härteofen.

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